В органической химии реакция перегруппировки представляет собой широкий класс органических реакций , в которых углеродный скелет молекулы перестраивается, давая структурный изомер исходной молекулы. [1] Часто заместитель перемещается от одного атома к другому атому в той же молекуле, поэтому эти реакции обычно являются внутримолекулярными. В приведенном ниже примере заместитель R перемещается от атома углерода 1 к атому углерода 2:
Происходят также межмолекулярные перегруппировки.
Перегруппировка не очень хорошо представлена простыми и дискретными переносами электронов (представленными изогнутыми стрелками в текстах по органической химии). Фактический механизм перемещения алкильных групп , как в перегруппировке Вагнера-Меервейна , вероятно, включает в себя перенос движущейся алкильной группы жидко вдоль связи, а не разрыв и образование ионной связи . В перициклических реакциях объяснение орбитальными взаимодействиями дает лучшую картину, чем простые дискретные переносы электронов. Тем не менее, можно нарисовать изогнутые стрелки для последовательности дискретных переносов электронов, которые дают тот же результат, что и реакция перегруппировки, хотя они не обязательно реалистичны. В аллильной перегруппировке реакция действительно ионная.
Три основные реакции перегруппировки — это 1,2-перегруппировки , перициклические реакции и метатезис олефинов .
1,2-перегруппировка — это органическая реакция, в которой заместитель перемещается от одного атома к другому атому в химическом соединении. При 1,2-смещении перемещение включает два соседних атома, но возможны перемещения на большие расстояния. Скелетная изомеризация обычно не встречается в лабораторных условиях, но является основой для крупных приложений на нефтеперерабатывающих заводах . В общем, алканы с прямой цепью преобразуются в разветвленные изомеры путем нагревания в присутствии катализатора. Примерами являются изомеризация н-бутана в изобутан и пентана в изопентан . Сильно разветвленные алканы имеют благоприятные характеристики сгорания для двигателей внутреннего сгорания. [2]
Другими примерами являются перегруппировка Вагнера-Меервейна :
и перегруппировка Бекмана , [3] которая имеет отношение к производству некоторых нейлонов : [4]
Перициклическая реакция — это тип реакции с образованием и разрывом множественных связей углерод-углерод, в которой переходное состояние молекулы имеет циклическую геометрию, а реакция протекает согласованно. Примерами являются сдвиги гидридов
и перегруппировка Кляйзена : [5]
Метатезис олефинов — это формальный обмен алкилиденовых фрагментов в двух алкенах. Это каталитическая реакция с карбенами или, точнее, с промежуточными соединениями карбеновых комплексов переходных металлов .
В этом примере ( этенолиз ) пара виниловых соединений образует новый симметричный алкен с выделением этилена .
1,3-перегруппировки происходят с участием 3 атомов углерода. Примеры:
